JP7403230B2 - 電動圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車載用の空気調和装置を構成する電動圧縮機に関する。

車載用空気調和装置には、車両のエンジンルーム内に各機器を収容するため、省スペース性が要求されている。このため、圧縮機と、圧縮機を駆動するための電動モータと、電動モータを駆動するため直流電流を交流電流に変換するインバータ制御基盤とが一体化された電動圧縮機が提供されている。
この電動圧縮機において、圧縮機の回転に伴う振動や騒音を低減することが求められている。例えば、特許文献１には、アルミニウムや鉄系材料等の導電性材料からなる導電材層と、樹脂やゴム系材料等の絶縁性材料からなる絶縁材層とが積層された構成を有する、ハウジングの開口を覆うカバーが開示されている。つまり、特許文献１は、絶縁材層を積層することにより、振動、騒音の低減を図っている。

特開２００８－２１５２３６号公報

内燃機関としてのエンジンを搭載しない電気自動車は、エンジン音がなくなったことにより、モータ音だけが駆動源からの音となる。これにより、今まで気にならなかった、空気調和装置、特に電動圧縮機ユニットで発生する騒音が車室内に伝わり、乗員の耳に到達するようになった。
以上より、本発明は、発生する騒音をより低減できる電動圧縮機を提供することを目的とする。

空気調和装置を構成する機器のなかで、電動圧縮機から発生する騒音は、流体系騒音、電磁系騒音、固体どうしの接触による固体系騒音、共振音等がある。本発明が注目するのは、インバータカバー(以下、単にカバーということがある)から放射される共振音である。
圧縮機の作動時に圧縮機内部の振動が、圧縮機における部材どうしの接触面、ボルトなどの締結部を介してカバーに伝播し、固有値であるカバーの共振特性の励起によりカバーが振動し、カバーから騒音が発生する。したがって、カバーからの騒音を抑制するには、カバーの振動を抑制する必要である。
また、電動圧縮機には、電動モータを駆動するための電子部品である制御基板を収容する収容部があり、カバーおよび密閉材により収容部を密閉し、外部からのごみや水の侵入を防ぐ必要がある。
以上に基づいてなされた本発明の電動圧縮機は、カバーの振動の抑制と電子部品の収容部の密閉性とを両立する簡易な構造を実現する。

本発明に係る車載用の電動圧縮機は、圧縮機と、圧縮機を駆動する電動モータおよび電動モータの動作を制御する制御基盤と、を収容し、制御基盤と対向する位置に開口を備えるハウジングと、開口を塞ぐカバーと、を備える。
本発明におけるカバーは、その周縁の表裏の両面が、ハウジングに支持される弾性支持体で挟持される。

本発明における弾性支持体は、好ましくはカバーのおもて面からカバーを支持する第１支持体と、カバーのうら面からカバーを支持する第２支持体と、を備える。
本発明における第１支持体と第２支持体は、カバーと別体をなすか、または、カバーと一体をなすことができる。

本発明における電動圧縮機は、好ましくは弾性支持体をハウジングに押し付ける押え板と、押え板をハウジングに締結する締結具と、を備える。
この押え板は、好ましくは、弾性支持体の平面方向の全域にわたって、弾性支持体をハウジングに押し付ける。

本発明におけるカバーは、好ましくは、周縁部が、周縁部で取り囲まれる本体部と段差を有する。

本発明の電動圧縮機によれば、圧縮機からカバーへの振動伝達が弾性体支持体の減衰作用により低減することで、カバーの振動を低減し、圧縮機の騒音を低減できる。特に、本発明の電動圧縮機によれば、カバーの周縁の表裏の両面が弾性支持体で挟持されるので、弾性体支持体の減衰作用による振動伝達の低減効果が大きい。また、カバーの表裏両面が弾性支持体で挟持されることで、カバーとハウジングとの間の密閉性を確保できる。

本発明の実施形態に係る電動圧縮機を示す分解斜視図である。 本実施形態に係るカバーの支持構造を示す断面図であり、（ａ）は支持構造を分解して示す図であり、（ｂ）は支持構造がハウジングに組み付けられた図である。 本実施形態に係るカバーをハウジングに組み付ける手順を示す図である。 本実施形態に係るカバーの支持構造の変形例を示す図である。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態に係る電動圧縮機１０は、ハウジング１１の開口を塞ぐカバー２０が弾性支持体２１でその表裏の両面が挟持される。これにより、カバー２０を要因とする騒音の発生を低減する。また、カバー２０の表裏の両面が弾性支持体２１で挟持されることで、カバー２０とハウジング１１との間の密閉性を確保できる。

［電動圧縮機１０の構成］
図１に示すように、車載用の電動圧縮機１０は、ハウジング１１の下部収容室１１Ａに図示を省略する電動モータおよびスクロール式のコンプレッサが収容される。また、上方に開口したハウジング１１の上部収容室１１Ｂに、電動モータの動作を制御するインバータ制御基盤１２が収容される。
インバータ制御基盤１２は、モータへの高圧交流電圧の印加を制御するためのコントロール回路基盤１５と、高圧直流電流を高圧交流電流に変換してモータに印加し、モータを回転駆動させるパワー基盤１６と、から構成される。また、インバータ制御基盤１２は、インバータ制御基盤１２に入力される直流電圧の平滑化を図るためのコンデンサ１３およびリアクタ１４を備える。

そして、上部収容室１１Ｂの上方を向く開口は、カバー２０によって覆われる。上部収容室１１Ｂは、その上端であってその内側に開口する支持凹部１１Ｃが形成されている。支持凹部１１Ｃには、弾性支持体２１が保持され、この弾性支持体２１によりカバー２０が挟持されることで支持される。

［カバー２０の構成］
カバー２０は、図１および図２に示すように、上部収容室１１Ｂの開口の形状に応じた平面形状を有しており、例えばアルミニウムのダイカスト鋳造品から構成される。また、カバー２０は、本体部２０Ａと、本体部２０Ａの周縁から垂れ下がる垂下部２０Ｂと、垂下部２０Ｂの下端から外側に向けて突き出す支持部２０Ｃと、からなる。本体部２０Ａは、平面視してカバー２０の中央の大部分を占有する平坦な構造をなしている。このように、カバー２０は、その周縁部が、周縁部で取り囲まれる本体部２０Ａと段差を有している。支持部２０Ｃは、本体部２０Ａと平行をなし、垂下部２０Ｂの周縁に連なって形成されている。カバー２０は、弾性支持体２１を介してハウジング１１に支持される。カバー２０は、ボルトＢ等の締結具によってハウジング１１に固定される。このようにカバー２０が周縁部に段差を有するのは、弾性支持体２１（２１Ａ，２１Ｂ）の形状を保持するため、および、弾性支持体２１（２１Ａ，２１Ｂ）がカバー２０から脱落するのを防止するためである。

［弾性支持体２１の構成］
弾性支持体２１は、図１および図２に示すように、支持凹部１１Ｃに保持された状態で、カバー２０を支持する。弾性支持体２１は、好ましくは、ポリマー（polymer）から構成される。ポリマーとは、複数のモノマー（単量体）が重合することによってできた化合物のことであり、一般的には高分子の有機化合物である。ポリマーを例示すると、発泡ゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムが掲げられる。また、これら材料と同等の弾性を有し、振動を減衰する効果を有する材料を弾性支持体に適用できる。

発泡ゴム（foam rubber）とは、見かけ密度が０．３ｇ／ｃｍ^３以下の軟質泡入りゴムであり、多孔質ゴム（cellular rubber）とも称される。発泡ゴムの中では、液状ゴムの発泡成形によって作製される軟質ウレタンフォーム、または、独立した気泡で吸水性のないスポンジゴムはが騒音防止にとって好ましい。発泡ゴムを用いると、弾性支持体２１の劣化を防止して長寿命化を図ることができる。
フッ素ゴム（fluoro rubber）は、フッ素を含む高分子からなる特殊合成ゴムの総称である。六フッ化プロピレン－フッ化ビニリデン共重合体（ＦＫＭ）、テトラフルオロエチレン－プロピレン共重合体（ＦＥＰＭ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロビニルエーテル共重合体（ＦＦＫＭ）などがあり、これらの中でＦＫＭはその特性を含めてフッ素ゴムの代表例とされる。
シリコンゴム(silicone rubber)とは、ゴム状の弾性を備えるシリコーン樹脂である。温度変化に対する安定性がよく、－６０℃～１５０℃の範囲で弾性を有する。

弾性支持体２１は、平面視して矩形でかつ環状をなしている。弾性支持体２１は、図２に示すように、第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａを備え、第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａの間にカバー２０の支持部２０Ｃを表裏から挟持して、カバー２０の表裏両面を支持する。第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａは、Ｌ字状の横断面を有しており、凹んだ部分が対向するように第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａは配置され、両者を合わせるとコの字状の横断面をなす。

弾性支持体２１は、カバー２０の周縁の全域にわたって設けられており、これは高い密閉性を確保する上では好ましい形態であるが、本発明は部分的に弾性支持体２１が設けられていない部分を有していてもよい。そのような部分にはシーラントを充填することにより、密閉性を確保できる。

［押え板２３の構成］
図１および図２に示すように、カバー２０をハウジング１１に固定するのに、押え板２３が用いられる。押え板２３は、ハウジング１１の上端に固定されることにより、弾性支持体２１をその平面方向の全域にわたってハウジング１１に押し付ける。
押え板２３は、例えばステンレス鋼で構成され、平面視して矩形でかつ環状をなしている。押え板２３の４つの角部には、押え板２３をハウジング１１に固定するためのボルトＢが貫通されるボルト孔２３Ｈが形成される。
ここでは、平面方向の全域にわたってハウジング１１に押し付ける好ましい形態を説明したが、密閉性を確保できるのであれば、部分的な押し付けであってもよい。

［カバー２０の組み付け手順］
次に、カバー２０をハウジング１１に組み付ける手順の一例を図３に基づいて説明する。
はじめに、図３（ａ）に示すように、第２支持体２１Ａをハウジング１１の支持凹部１１Ｃに配置する。
次いで、図３（ｂ）に示すように、カバー２０の支持部２０Ｃを第２支持体２１Ａの凹んだ部分に載せる。
次いで、図３（ｃ）に示すように、第１支持体２１Ａを支持部２０Ｃおよび第２支持体２１Ａに載せる。これで、カバー２０の支持部２０Ｃは、第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａに挟まれ、その表裏の両面が弾性支持体で支持されることになる。

次に、図３（ｄ）に示すように、押え板２３を第１支持体２１Ａおよびハウジング１１の上端１１Ｕに載せる。押え板２３には、正確な位置に載せられるように、その内周側に鍔２３Ａが設けられている。次に、押え板２３のボルト孔２３Ｈを貫通して、ボルトＢをハウジング１１のねじ穴１１Ｈにねじ込むことで、押え板２３をハウジング１１に締結する。これにより、第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａは圧縮されるので、カバー２０の支持部２０Ｃは第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａの間で圧縮荷重を受けて支持される。また、第１支持体２１Ａと押え板２３の間にも圧縮荷重が生じる。さらに、第１支持体２１Ａおよび第２支持体２１Ａとハウジング１１の圧縮荷重が生じる。こうして、ハウジング１１、カバー２０および弾性支持体２１の間の密閉性が確保される。

［カバー２０の支持構造］
図２に示すように、カバー２０の支持部２０Ｃは、そのおもて面が第１支持体２１Ａに支持され、そのうら面が第２支持体２１Ａに接している。さらに、カバー２０の支持部２０Ｃの周縁面２０Ｄが第１支持体２１Ａと第２支持体２１Ａに接した状態で支持される。このように、本実施形態におけるカバー２０は、支持部２０Ｃの表裏面および周縁面２０Ｄがポリマーからなる弾性支持体２１だけで支持され、金属材料との接触部分がない。

［電動圧縮機１０が奏する効果］
電動圧縮機１０は、圧縮機本体からカバー２０への振動伝達がポリマーからなる弾性支持体２１の減衰作用により低減するので、カバー２０の振動が低減し、圧縮機の騒音を低減できる。特に、電動圧縮機１０によれば、カバー２０の周縁の表裏の両面が弾性支持体２１で挟持されるので、弾性体支持体２１の減衰作用による振動伝達の低減効果が大きい。ここで、用いるポリマーの種類、硬度、厚さ等の仕様を設定することにより、振動低減度(減衰作用度)を調節可能である。
また、カバー２０の表裏両面が弾性支持体２１で挟持されることで、カバー２０とハウジング１１との間の密閉性を確保できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、弾性支持体２１がカバー２０と別体をなしているが、インサート成形を適用してカバー２０と弾性支持体２１を一体的に成形してもよい。そうすれば、カバー２０をハウジング１１に組み付ける際の工数を減らすことができる。

上述した実施形態では、カバー２０の支持部２０Ｃの周縁面２０Ｄが弾性支持体２１に支持される例を示したが、本発明はこれ限定されない。つまり、図４（ａ）に示すように、カバー２０の周縁面２０Ｄが弾性支持体２１から離れていてもよい。この支持部２０Ｃの表裏面だけが弾性支持体２１に支持される形態であっても、上述した効果を奏する。

また、上述した実施形態では、カバー２０は本体部２０Ａと支持部２０Ｃに段差が設けられた構造を有しているが、本発明はこれに限定されない。つまり、図４（ｂ）に示すように、全体が偏平なカバー２０であってもよく、このカバー２０であっても周縁の表裏が弾性支持体２１により支持される構造を有している限り、本発明の効果を奏することができる。

また、上述した実施形態では、弾性支持体２１を押え板２３で押さえ付ける例を示したが、本発明はこれに限定されない。つまり、図４（ｃ）に示すように、ボルトＢで弾性支持体２１を直に押え付けてもよい。

１０ 電動圧縮機
１１ ハウジング
１１Ａ 下部収容室
１１Ｂ 上部収容室
１１Ｃ 支持凹部
１１Ｈ ねじ穴
１１Ｕ 上端
１２ インバータ制御基盤
１３ コンデンサ
１４ リアクタ
１５ コントロール回路基盤
１６ パワー基盤
２０ カバー
２０Ａ 本体部
２０Ｂ 垂下部
２０Ｃ 支持部
２０Ｄ 周縁面
２１ 弾性支持体
２１Ａ 上部支持体
２１Ｂ 下部支持体
２３ 押え板
２３Ａ 鍔
２３Ｈ ボルト孔
Ｂ ボルト

Claims (4)

1. 圧縮機と、前記圧縮機を駆動する電動モータおよび前記電動モータの動作を制御する制
   御基盤と、を収容し、前記制御基盤と対向する位置に開口を有するハウジングと、
   前記開口を塞ぐカバーと、
   前記ハウジングに支持される弾性支持体と、
   前記弾性支持体を前記ハウジングに押し付け、かつ、その内側に鍔を有する押え板と、
   前記押え板を前記ハウジングに締結する締結具と、
   を備え、
   前記カバーは、その周縁の表裏の両面が、前記弾性支持体で挟持され、かつ、
   前記カバーは、その周縁面が前記弾性支持体に接しており、さらに、
   前記カバーは、
   本体部と、
   前記本体部の周縁から垂れ下がる垂下部と、
   前記垂下部の下端から外側に向けて突き出すとともに前記垂下部の周縁に連なっている支持部と、により形成される、
   車載用の電動圧縮機。
   
2. 前記弾性支持体は、
   前記カバーのおもて面から前記カバーを支持する第１支持体と、
   前記カバーのうら面から前記カバーを支持する第２支持体と、を備える、
   請求項１に記載の電動圧縮機。
   
3. 前記第１支持体と前記第２支持体は、
   前記カバーと別体をなすか、または、前記カバーと一体をなす、
   請求項２に記載の電動圧縮機。
   
4. 前記押え板は、
   前記弾性支持体の平面方向の全域にわたって、前記弾性支持体を前記ハウジングに押し付ける、
   請求項１に記載の電動圧縮機。

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